JPH10141293A - 遠心式流体機械 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 遠心式流体機械における流動損失を低減させ
てその運転効率の向上を図る。 【解決手段】 ブレード（４１，４１，…）が露出した
開放型のインペラ（４）を回転させ、そのブレード面
（４ａ）に対向して開口する吸入通路（３ａ）から吸い
込んだ冷媒ガスをブレード面に沿って径方向外方へ流送
し、インペラの外周を囲んで設けられた圧縮室（３２）
で圧縮して吐出するターボ圧縮機に、吸入通路の開口部
からインペラの外周側までブレード面を覆うよう近接し
て配設されたケーシングシュラウド（３ｄ）を備える。
ブレード面とケーシングシュラウドとの隙間を、ブレー
ド面の径方向各部位毎に、予め設定された必要最小隙間
量（Ｈ2 ＋Ｈ3 ＋Ｈ4 ＋Ｈ5 ）に対しインペラの回転作
動時に生じる径方向各部位毎のケーシングシュラウドに
対する変形量（Ｈ１(r,z) ）を加えた値に設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ブレードが露出し
ている開放型のインペラを備え、このインペラの回転に
より吸入側から吸い込んだ流体をそのインペラの半径方
向外方に流送して吐出側から吐出する遠心式流体機械に
関し、さらに詳しくは、空調機の冷媒回路等に用いら
れ、冷媒ガスを圧縮して吐出するターボ圧縮機等の遠心
式流体機械に係る。

【０００２】

【従来の技術】従来より、この種の遠心式流体機械とし
て、図５に示すように、電動モータ（２）によりインペ
ラ（４）を回転駆動して吸入通路（３０ｅ）から吸入し
た冷媒ガスを圧縮した後に吐出通路（３３）から吐出す
るようにしたターボ圧縮機が知られている。このもので
は、ブレード（４１，４１，…）（図６参照）が露出し
た開放型のインペラ（４）が用いられ、吸入通路（３０
ｅ）から吸い込まれた冷媒ガスがインペラ（４）のブレ
ード面（４ａ）に沿ってその径方向外方に流送されてこ
のインペラ（３）の外周を囲んで配設された圧縮室（３
２）内で圧縮されるようになっており、冷媒ガスを上記
ブレード面（４ａ）に沿って効率良く流送するために、
インペラ（４）を収容するインペラケーシング（３０）
のうちの上記ブレード面（４ａ）と対向する部分にケー
シングシュラウドとしてのシュラウド部（３０ｄ）が形
成されている。ここで、上記ターボ圧縮機においては、
インペラ（４）のブレード面（４ａ）とシュラウド部
（３０ｄ）との隙間の径方向の断面積（以下、単に隙間
面積という）に比例する流動損失が存在するため、その
隙間をできるだけ狭くする必要がある一方、加工精度や
組立精度等に起因する誤差を考慮して、それらの誤差が
最大になった場合にも上記隙間量が零にならない、つま
り、インペラ（４）とシュラウド部（３０ｄ）とが接触
しないようにする必要がある。そこで、上記従来のター
ボ圧縮機においては、図６に実線で示すように、インペ
ラ（４）が停止状態にあるときに、このインペラ（４）
の内周部（４ｃ）から外周部（４ｄ）にかけてそのイン
ペラ（４）とシュラウド部（３０ｄ）との隙間量を一様
に以下の設定隙間量（Ｈ）に設定している。

【０００３】即ち、 Ｈ ＝ Ｈ1max＋Ｈ2
＋Ｈ3 ＋Ｈ4 ＋Ｈ5 ここで、上記Ｈ1maxはインペラ（４）の各部位のうち最
も大きく変形する部位（図例では、インペラの外周部
（４ｄ））における最大変形量であり、上記Ｈ2 は加工
公差、上記Ｈ3 は組立公差、上記Ｈ4 は隙間量の設計
値、Ｈ5 は安全しろである。つまり、必要最小隙間量
（Ｈ2 ＋Ｈ3 ＋Ｈ4 ＋Ｈ5 ）にインペラ（４）の変形分
（Ｈ1max）を加えた値を設定隙間量としている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来の
ターボ圧縮機においては、図６に仮想線で示すように、
インペラ（４）が回転状態にあるとき、遠心力等により
このインペラ（４）の外周部（４ｄ）がシュラウド部
（３０ｄ）側に上記最大変形量（Ｈ1max）だけ変形して
この外周部（４ｄ）におけるシュラウド部（３０ｄ）と
の隙間量が最適隙間量（Ｈ2 ＋Ｈ3 ＋Ｈ4 ＋Ｈ5 ）にな
るものの、上記インペラ（４）の内周部（４ｃ）は電動
モータ（２）の駆動軸（２１）に結合されていてほとん
ど変形しないため、この内周部（４ｃ）寄りの各部位に
おける上記ブレード面（４ａ）とシュラウド部（３０
ｄ）との隙間量が上記必要最小隙間量（Ｈ2 ＋Ｈ3 ＋Ｈ
4 ＋Ｈ5 ）よりも大きくなってしまい、このため、流動
損失が大きくなって圧縮効率すなわち運転効率が低下し
てしまうという不都合がある。

【０００５】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであり、その目的とするところは、遠心式流体機
械の流動損失を低減させてその運転効率の向上を図るこ
とにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載の発明は、回転軸（Ｘ）を中心とする
径方向に放射状に配設された複数のブレード（４１，４
１，…）を有しその回転により流体を径方向外方へ流送
するインペラ（４）と、上記回転軸（Ｘ）上で上記イン
ペラ（４）に対向して開口する吸入通路（３ｅ）と、上
記各ブレード（４１）の上記吸入通路（３ｅ）側のブレ
ード面（４ａ）をその吸入通路（３ｅ）の開口部から上
記インペラ（４）の外周側まで覆うよう近接して配設さ
れたケーシングシュラウド（３ｄ）と、上記インペラ
（４）の外周部（４ｄ）に対向して開口する吐出通路
（３３）とを備え、上記インペラ（４）の回転により、
上記吸入通路（３ｅ）から吸い込んだ流体を上記吐出通
路（３３）から吐出する遠心式流体機械を前提とする。
このものにおいて、上記ケーシングシュラウド（３ｄ）
と上記ブレード面（４ａ）との間の隙間を、上記ブレー
ド面（４ａ）の径方向各部位毎に、予め設定された必要
最小隙間量（Ｈ2 ＋Ｈ3 ＋Ｈ4 ＋Ｈ5 ）に対し上記イン
ペラ（４）の回転作動時に生じる上記径方向各部位毎の
上記ケーシングシュラウド（３ｄ）に対する変形量（Ｈ
１(r,z) ）を加えた値に設定する構成とするものであ
る。

【０００７】上記の構成の場合、インペラ（４）の回転
より吸入通路（３ｅ）から吸い込まれた流体がこのイン
ペラ（４）のブレード面（４ａ）に沿って径方向外方へ
流送される。この際、上記インペラ（４）がその回転に
伴い変形することにより、このインペラ（４）とケーシ
ングシュラウド（３ｄ）との間の隙間量が、そのインペ
ラ（４）の径方向各部位において一様に必要最小隙間量
（Ｈ2 ＋Ｈ3 ＋Ｈ4 ＋Ｈ5 ）になる。このため、上記イ
ンペラ（４）が回転状態にあるときのこのインペラ
（４）とケーシングシュラウド（３ｄ）との隙間面積を
従来よりも減少させて遠心式流体機械の流動損失を低減
させることが可能になり、これにより、その遠心式流体
機械の運転効率の向上を図ることが可能になる。

【０００８】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明において、インペラ（４）の外周を囲んで環状に配設
され、このインペラ（４）の回転により吸入通路（３
ｅ）から吸い込んだ流体を圧縮する圧縮室（３２）を備
える構成とするものである。

【０００９】上記の構成の場合、遠心式流体機械が、具
体的に、流体を圧縮する遠心式圧縮機として特定され
る。そして、この遠心式圧縮機において、インペラ
（４）が回転状態にあるときのインペラ（４）とケーシ
ングシュラウド（３ｄ）との隙間における流動抵抗を低
減させてその圧縮効率の向上を図ることが可能になる。

【００１０】請求項３記載の発明は、請求項１又は請求
項２記載の発明におけるインペラ（４）の径方向外方へ
の引張強度を、その回転軸（Ｘ）方向に対し吸入通路
（３ｅ）側よりも反対側の方で小さくなるように構成す
るものである。

【００１１】上記の構成の場合、回転状態にあるインペ
ラ（４）が遠心力により径方向外方へ引張変形する引張
変形量は、上記インペラ（４）の径方向の引張強度が回
転軸（Ｘ）方向のブレード面（４ａ）側で相対的に大き
くされているため、このブレード面（４ａ）側で相対的
に小さくなる。このため、上記インペラ（４）を回転さ
せるとその外周部（４ｄ）がケーシングシュラウド（３
ｄ）側に曲げ変形して接近することになる。つまり、イ
ンペラ（４）の回転作動時の外周部（４ｄ）の変形の向
きを、確実にケーシングシュラウド（３ｄ）側へのもの
とすることが可能になり、これにより、上記請求項１又
は請求項２記載の発明による作用を確実に得ることが可
能になる。

【００１２】請求項４記載の発明は、請求項３記載の発
明におけるインペラ（４）に駆動軸（２１）が内嵌され
る貫通孔（４２）を回転軸（Ｘ）に沿って形成し、か
つ、この貫通孔（４２）の内径をその回転軸（Ｘ）に対
しブレード面（４ａ）側よりも反対側の方で大きくなる
ように設定するものである。

【００１３】上記の構成の場合、請求項３記載の発明を
実現するインペラ（４）の構成が具体的に特定される。
すなわち、上記インペラ（４）には駆動軸（２１）を内
嵌させる貫通孔（４２）が形成されており、この貫通孔
（４２）の内径がブレード面（４ａ）側で相対的に小さ
く設定されているため、上記インペラ（４）の径方向の
引張強度がブレード面（４ａ）側で相対的に大きくな
り、このため、このインペラ（４）を遠心力によりブレ
ード面（４ａ）側に曲げ変形させることが可能になる。
つまり、駆動軸（２１）との結合のために形成する貫通
孔（４２）の内径の設定により、上記インペラ（４）の
径方向の引張強度を容易かつ確実に設定することが可能
になり、これにより、上記請求項３記載の発明による作
用を確実に得ることが可能になる。

【００１４】請求項５記載の発明は、請求項２記載の発
明において、インペラ（４）に対しそのブレード面（４
ａ）と回転軸（Ｘ）方向の反対側に加圧室（３４）を配
設し、この加圧室（３４）を圧縮室（３２）と連通して
この圧縮室（３２）内の流体圧を上記インペラ（４）に
作用させるとともに、上記インペラ（４）を、その内周
側で駆動軸（２１）と結合させる。そして、上記加圧室
（３４）に臨むインペラ（４）の受圧面（４ｂ）を、こ
の受圧面（４ｂ）に作用する加圧室（３４）内の流体圧
による回転軸（Ｘ）方向の押圧力が、上記ブレード面
（４ａ）に作用する流体圧による上記回転軸（Ｘ）方向
の押圧力よりも大きくなる面積に設定するものである。

【００１５】上記の構成の場合、インペラ（４）の回転
に伴い圧縮室（３２）内で圧縮された高圧の流体が加圧
室（３４）に流通し、この高圧の流体により上記インペ
ラ（４）に受圧面（４ｂ）側から押圧力が作用する。こ
こで、この受圧面（４ｂ）に作用する上記流体圧による
押圧力が上記ブレード面（４ａ）に作用する流体圧によ
る押圧力よりも大きくなるようにしているため、上記イ
ンペラ（４）は受圧面（４ｂ）側からブレード面（４
ａ）側へ押圧される。さらに、上記インペラ（４）がそ
の内周側で駆動軸（２１）に結合されているため、この
インペラ（４）の外周側がケーシングシュラウド（３
ｄ）側に押圧されることになる。つまり、請求項３とは
異なる構成により、インペラ（４）の回転作動時の外周
部（４ｄ）の変形の向きを、確実にケーシングシュラウ
ド（３ｄ）側へのものとすることが可能になり、これに
より、上記請求項２記載の発明による作用を確実に得る
ことが可能になる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基いて説明する。

【００１７】図１は、本発明の実施形態に係る遠心式流
体機械としてのターボ圧縮機（遠心式圧縮機）を示し、
１０は流体としての冷媒ガスを吸い込んで圧縮する圧縮
機構部、２０はこの圧縮機構部（１０）を作動させる駆
動機構部である。この駆動機構部（２０）において、１
はモータケーシング、２はこのモータケーシング（１）
内に収容された電動モータであり、また、上記圧縮機構
部（１０）において、３は上記モータケーシング（１）
の一端側に配設されたインペラケーシング、４は上記電
動モータ（２）により回転駆動されるインペラである。

【００１８】上記モータケーシング（１）は、円筒状の
周壁部（１１）と、この周壁部（１１）よりも大径の厚
肉円板状に形成され、その周壁部（１１）の図１におけ
る上下（以下、単に上下という）両端側に同軸に配設さ
れた第１隔壁部（１２）及び底壁部（１３）とにより略
円柱状に構成されている。また、上記第１隔壁部（１
２）の平面視で中央部には円形断面の貫通孔（１２ａ）
が形成されるとともに、上面にはその貫通孔（１２ａ）
と同軸にこの貫通孔（１２ａ）よりも大径の円形断面の
凹部（１２ｂ）が形成されており、一方、上記底壁部
（１３）の平面視で中央部には上記貫通孔（１２ａ）と
同径の円形断面の凹部（１３ａ）が形成されている。な
お、１６及び１７は、上記周壁部（１１）の上下両端側
に配設され、冷媒ガスを流通させて電動モータ（２）を
冷却するための流通通路である。

【００１９】上記電動モータ（２）は、基端側を上記底
壁部（１３）の凹部（１３ａ）に挿入される一方、先端
側を上記第１隔壁部（１２）の貫通孔（１２ａ）に挿通
された駆動軸（２１）と、この駆動軸（２１）の外周面
に配設されたロータ（２２）と、このロータ（２２）と
対向するよう上記周壁部（１１）の内面に配設されたス
テータ（２３）とを備えている。また、上記駆動軸（２
１）は、上記貫通口（１２ａ）及び凹部（１３ａ）にそ
れぞれ囲まれる部位に配設された動圧ジャーナル気体軸
受（２１ａ，２１ｂ）により支持されるとともに、先端
側の外周面に一体固定されて上記第１隔壁部（１２）の
凹部（１２ｂ）内に収容された円板状の軸受板（１４）
に配設された動圧スラスト気体軸受（１４ａ）により支
持されており、さらに、基端面には停止状態にあるとき
にこの駆動軸（２１）を支持する保護軸受（２１ｃ）が
配設されている。

【００２０】上記インペラケーシング（３）は、第１隔
壁部（１２）の外径と同一の外径を有する環状の底壁部
（３ａ）と、この底壁部（３ａ）から上方に延びる環状
の外周壁部（３ｂ）と、この外周壁部（３ｂ）の上端側
から緩やかに折り返されて内周側下方に延びる環状の内
周壁部（３ｃ）と、この内周壁部（３ｃ）の下端縁から
折り返されて内周側上方に延びるケーシングシュラウド
としての環状のシュラウド部（３ｄ）と、このシュラウ
ド部（３ｄ）の上端縁から上方に延びて図示省略の低圧
側管路に連通された筒状の吸入通路（３ｅ）とにより、
上方に突出した略円錐台状に構成されている。そして、
上記インペラケーシング（３）は、底壁部（３ａ）の下
面において第１隔壁部（１２）の上面に同軸に固設さ
れ、その底壁部（３ａ）に内嵌された円板状の第２隔壁
部（１５）とともに、インペラ（４）を収容するインペ
ラ室（３１）を形成している。また、上記第２隔壁部
（１５）の平面視で中央部には貫通孔（１５ａ）が形成
されて電動モータ（２）の駆動軸（２１）が挿通され、
この駆動軸（２１）の先端に上記インペラ（４）が一体
に結合されている。

【００２１】上記インペラ室（３１）は、その外周側に
上記底壁部（３ａ）、外周壁部（３ｂ）及び内周壁部
（３ｃ）に囲まれた環状の圧縮室（３２）を備え、この
圧縮室（３２）に臨んで開口する吐出通路（３３）によ
り図示省略の高圧側管路に連通されている。また、上記
第２隔壁部（１５）の上面には、上記貫通孔（１５ａ）
と同軸に上記インペラ（４）の外径よりもやや大径の円
形断面を有する凹部（１５ｂ）が形成されるとともに、
上記貫通孔（１５ａ）と電動モータ（２）の駆動軸（２
１）との間には冷媒ガスの漏れを防止するシール部が配
設され、上記凹部（１５ｂ）と上記インペラ（４）の受
圧面としての底面（４ｂ）とにより環状の加圧室（３
４）が形成されている。この加圧室（３４）は、外周側
で上記圧縮室（３２）と連通されてこの圧縮室（３２）
で圧縮された高圧（ＰH ）（図４参照）の冷媒ガスが導
かれるようになっており、この冷媒ガスのガス圧を上記
インペラ（４）の底面（４ｂ）に作用させるようになっ
ている。さらに、そのインペラ（４）の底面（４ｂ）の
面積は、この底面（４ｂ）に作用するガス圧による上向
きの押圧力が、後述のブレード面（４ａ）に作用する冷
媒ガスによる下向きの押圧力よりも僅かに大きくなるよ
う大きめに設定されており、このため、回転状態にある
インペラ（４）の曲げ変形の向きは、図４に仮想線で示
すように、その外周部（４ｄ）がシュラウド部（３ｄ）
側に近付く向きになる。

【００２２】上記インペラ（４）は、図２にも示すよう
に、略円錐台状に形成され、その斜周面に冷媒ガスを流
送するためのブレード（４１，４１，…）が放射状に配
設されてブレード面（４ａ）が構成されており、このブ
レード面（４ａ）からその反対側の底面（４ｂ）まで回
転軸（Ｘ）に沿って貫通孔（４２）（図３参照）が形成
されている。そして、この貫通孔（４２）に対し底面
（４ｂ）側から駆動軸（２１）の先端が圧入されてこの
駆動軸（２１）と上記インペラ（４）とが一体に結合さ
れており、この駆動軸（２１）よってインペラ（４）が
回転駆動されることにより、吸入通路（３ｅ）から吸い
込まれた冷媒ガスがインペラ（３）のブレード面（４
ａ）に沿って外周側に流送されるようになっている。

【００２３】また、上記インペラ（４）に貫通形成され
た貫通孔（４２）の内径は、ブレード面（４ａ）側で小
径（ｄ1 ）にされる一方、底面（４ｂ）側で大径（ｄ2
）にされており、このため、そのインペラ（４）の径
方向外方へのの引張強度は底面（４ｂ）側よりもブレー
ド面（４ａ）側で大きくなっている。従って、上記イン
ペラ（４）は、回転状態にあるときに遠心力によって径
方向外方に生じる引張応力により、ブレード面（４ａ）
側よりも底面（４ｂ）側でより大きく引張変形すること
になり、これにより、図３に仮想線で示すように、上記
ブレード面（４ａ）側へ曲げ変形するようになってい
る。

【００２４】以下に、上記インペラケーシング（３）の
シュラウド部（３ｄ）と上記インペラ（４）のブレード
面（４ａ）との隙間量（Ｈ(r,z) ）の設定について図２
に基づいて説明する。

【００２５】上記シュラウド部（３ｄ）の内面の形状
は、このシュラウド部（３ｄ）とブレード面（４ａ）と
の隙間量（Ｈ(r,z) ）が、上記インペラ（４）の回転中
にその径方向の各部位において一様になるように設定さ
れている。すなわち、上記インペラ（４）の回転に伴い
このインペラ（４）に作用する遠心力等により、このイ
ンペラ（４）の各部位がそれぞれ回転軸（Ｘ）からの距
離（ｒ）及びそのインペラ（４）厚み（ｚ）に応じて変
形することを考慮して、上記シュラウド部（３ｄ）とイ
ンペラ（４）のブレード面（４ａ）との隙間量が上記距
離（ｒ）及び厚み（ｚ）に応じて以下のように設定さ
れ、これにより、上記インペラ（４）の回転中にこのイ
ンペラ（４）の径方向各部位における上記シュラウド部
（３ｄ）との隙間量が一様にされるようになっている。
具体的には、上記隙間量（Ｈ(r,z) ）は次式に示すよう
に設定されている。

【００２６】即ち、 Ｈ(r,z) ＝ Ｈ1(r,z)
＋Ｈ2 ＋Ｈ3 ＋Ｈ4 ＋Ｈ5 ここで、上記Ｈ1(r,z)は、回転軸（Ｘ）から距離（ｒ）
だけ離れたインペラ（４）の各部位における上向きの変
形量であり、このインペラ（４）に作用する遠心力等に
よる曲げ変形によるものである。また、上記Ｈ2 は加工
公差、上記Ｈ3 は組立公差、上記Ｈ4 は隙間量の設計
値、Ｈ5 は安全しろである。つまり、必要最小隙間量
（Ｈ2 ＋Ｈ3 ＋Ｈ4 ＋Ｈ5 ）にインペラ（４）の各部位
における変形分（Ｈ1(r,z)）を加えた値を設定隙間量と
している。

【００２７】そして、このような設定により、上記イン
ペラ（４）のブレード面（４ａ）と上記シュラウド部
（３ｄ）との隙間量（Ｈ(r,z) ）は、このインペラ
（４）が停止状態にあるとき、その内周部（４ｃ）で周
方向に一様に必要最小隙間量（Ｈ2＋Ｈ3 ＋Ｈ4 ＋Ｈ5
）になる一方、径方向外方に向かって漸増して外周部
（４ｄ）で最大になっている。

【００２８】次に、上記実施形態のターボ圧縮機の作動
及びその作用・効果を説明する。

【００２９】まず、電動モータ（２）を作動させて停止
状態にあるインペラ（４）を回転駆動させる。このイン
ペラ（４）の回転に伴いその各部位がシュラウド部（３
ｄ）側に変形するが、この際、上記インペラ（４）のブ
レード部（４ａ）とシュラウド部（３ｄ）との隙間量が
径方向各部位において必要最小隙間量（Ｈ2 ＋Ｈ3 ＋Ｈ
4 ＋Ｈ5 ）よりも大きく保たれており、そのインペラ
（４）とシュラウド部（３ｄ）との接触が確実に防止さ
れる。

【００３０】上記インペラ（４）が回転状態になると、
冷媒ガスが吸入通路（３ｅ）から吸い込まれてこのイン
ペラ（４）のブレード面（４ａ）に沿って外周側に流送
され、圧縮室（３２）内で圧縮された後に吐出通路（３
３）から吐出される。この際、図４に示すように、上記
ブレード面（４ａ）に沿って流送される冷媒ガスのガス
圧は外周側に向かって低圧（ＰL ）から高圧（ＰH ）ま
で漸増し、そのガス圧により上記ブレード面（４ａ）に
対し下向きの押圧力が加えられることになるが、一方、
圧縮室（３２）で圧縮された冷媒ガスの一部が加圧室
（３４）に流通して上記インペラ（４）の底面（４ｂ）
に上記下向きの押圧力よりも僅かに大きい上向きの押圧
力を加えてこのインペラ（４）を僅かに上向きに曲げ変
形させる。このため、上記インペラ（４）は、その回転
に伴う遠心力によりシュラウド部（３ｄ）側へ曲げ変形
することになり、回転状態にあるときのその各部位にお
けるシュラウド部（３ｄ）との隙間量が一様に必要最小
隙間量（Ｈ2 ＋Ｈ3 ＋Ｈ4 ＋Ｈ5 ）になる（図２参
照）。従って、上記インペラ（４）のブレード面（４
ａ）とシュラウド部（３ｄ）との隙間面積を従来のもの
に比べて減少させることができ、これにより、ターボ圧
縮機の流動損失を低減させてその圧縮効率を向上させる
ことができる。

【００３１】また、上記ターボ圧縮機においては、回転
状態にあるインペラ（４）をブレード面（４ａ）側に曲
げ変形させるために、このインペラ（４）に電動モータ
（２）の駆動軸（２１）を圧入するために形成する貫通
孔（４２）の内径を底面（４ｂ）側よりもブレード面側
で相対的に小さく設定することにより、そのインペラ
（４）の半径方向の引張強度を底面（４ｂ）側よりもブ
レード面（４ａ）側で大きくなるようにしている。つま
り、上記貫通孔（４２）の内径の設定により、上記イン
ペラ（４）の曲げ変形の向きを容易かつ確実にブレード
面（４ａ）側に設定することができる。さらに、圧縮室
（３２）内で圧縮された冷媒ガスを上記インペラ（４）
の底面（４ａ）に導いてそのガス圧によりそのインペラ
（４）に上向きの押圧力を加えるようにしているため、
専用の気体圧源等を設けることなく比較的簡単な構成で
上記インペラ（４）のガス圧による曲げ変形の向きを設
定することができる。

【００３２】＜他の実施形態＞なお、本発明は上記実施
形態に限定されるものではなく、その他種々の実施形態
を包含するものである。すなわち、上記実施形態では、
インペラ（４）とシュラウド部（３ｄ）との隙間量を、
このシュラウド部（３ｄ）の形状により設定するように
しているが、これに限らず、上記隙間量を例えばインペ
ラの形状により設定するようにしてもよい。

【００３３】上記実施形態では、インペラ（４）に形成
する貫通孔（４２）の内径の設定により、このインペラ
（４）が遠心力によってブレード面（４ａ）側に曲げ変
形するようにし、加えて、圧縮室（３２）から導かれる
冷媒ガスのガス圧によりこのインペラ（４）をブレード
面（４ａ）側に押圧するようにしているが、これに限ら
ず、上記インペラ（４）の曲げ変形を所定の向きに設定
するための手段としては、上記貫通孔（４２）の内径の
設定もしくは上記ガス圧による押圧力の設定のいずれか
一方のみでもよい。

【００３４】上記実施形態では、インペラ（４）に形成
された貫通孔（４２）の内径をブレード面（４ａ）側よ
りも底面（４ｂ）側で大きく設定するようにしている
が、これに限らず、インペラ（４）の形状等によりこの
インペラ（４）の径方向外方への引張強度がブレード面
（４ａ）側よりも底面（４ｂ）側で小さく設定されるよ
うにすればよい。

【００３５】上記実施形態では、インペラケーシング
（３）の一部をシュラウド部（３ｄ）としているが、こ
れに限らず、インペラケーシング（３）と別体のケーシ
ングシュラウドを設けるようにしてもよい。

【００３６】上記実施形態では、インペラ（４）を略円
錐台形状に形成しているが、これに限らず、例えば円板
形状等に形成してもよい。

【００３７】上記実施形態では、電動モータ（２）によ
りインペラ（４）を回転駆動するようにしているが、こ
れに限らず、例えば、エンジンや流体圧モータ等により
インペラ（４）を回転駆動するようにしてもよい。

【００３８】上記実施形態では、電動モータ（２）の駆
動軸（２１）の軸受として、動圧気体軸受（１４ａ，２
１ａ，２１ｂ）を用いているが、これに限らず、例え
ば、単なる気体軸受や機械式の軸受等を用いてもよい。

【００３９】上記実施形態では、遠心式流体機械として
のターボ圧縮機に適用しているが、これに限らず、開放
型のインペラを有するものであれば、例えば、遠心式送
風機、遠心式流体ポンプ等に適用することも可能であ
る。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の発
明における遠心式流体機械によれば、インペラ（４）と
ケーシングシュラウド（３ｄ）との隙間に起因する流動
損失を低減させてその運転効率の向上を図ることができ
る。

【００４１】請求項２記載の発明によれば、上記請求項
１記載の発明における遠心式流体機械が具体的に流体を
圧縮する遠心式圧縮機として特定され、この遠心式圧縮
機の圧縮効率の向上が図られる。

【００４２】請求項３記載の発明によれば、インペラ
（４）が回転状態にあるときに、このインペラ（４）の
外周部（４ｄ）の変形を確実にケーシングシュラウド
（３ｄ）側へのものとすることができ、これにより、上
記請求項１又は請求項２記載の発明による効果を確実に
得ることができる。

【００４３】請求項４記載の発明によれば、インペラ
（４）に形成した貫通孔（４２）の内径の設定によって
このインペラ（４）の径方向外方への引張強度を設定す
ることにより、上記請求項３記載の発明による効果を容
易かつ確実に得ることができる。

【００４４】請求項５記載の発明によれば、上記請求項
３記載の発明とは異なる構成により、インペラ（４）の
回転作動時における外周部（４ｄ）の変形を確実にケー
シングシュラウド（３ｄ）側へのものとすることがで
き、これにより、上記請求項２記載の発明による効果を
確実に得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係るターボ圧縮機の構成を
示す断面図である。

【図２】インペラとシュラウド部との隙間量の設定を示
す説明図である。

【図３】遠心力によるインペラの変形を示す断面図であ
る。

【図４】冷媒ガスのガス圧によるインペラの変形性状を
示す説明図である。

【図５】従来のターボ圧縮機における図１相当図であ
る。

【図６】従来のターボ圧縮機における図２相当図であ
る。

【符号の説明】

３ｄ インペラケーシングのシュラウド部
（ケーシングシュラウド） ３ｅ 吸入通路 ４ インペラ ４ａ インペラのブレード面 ４ｂ インペラの底面（受圧面） ４ｄ インペラの外周部 ２１ 電動モータの駆動軸（駆動軸） ３２ 圧縮室 ３３ 吐出通路 ３４ 加圧室 ４１ インペラのブレード ４２ インペラの貫通孔 Ｈ1(r,z) インペラの各部位における変形量 Ｈ2 ＋Ｈ3 ＋Ｈ4 ＋Ｈ5 必要最小隙間量 Ｘ インペラの回転軸

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転軸（Ｘ）を中心とする径方向に放射
   状に配設された複数のブレード（４１，４１，…）を有
   しその回転により流体を径方向外方へ流送するインペラ
   （４）と、上記回転軸（Ｘ）上で上記インペラ（４）に
   対向して開口する吸入通路（３ｅ）と、上記各ブレード
   （４１）の上記吸入通路（３ｅ）側のブレード面（４
   ａ）をその吸入通路（３ｅ）の開口部から上記インペラ
   （４）の外周側まで覆うよう近接して配設されたケーシ
   ングシュラウド（３ｄ）と、上記インペラ（４）の外周
   部（４ｄ）に対向して開口する吐出通路（３３）とを備
   え、上記インペラ（４）の回転により、上記吸入通路
   （３ｅ）から吸い込んだ流体を上記吐出通路（３３）か
   ら吐出する遠心式流体機械において、 上記ケーシングシュラウド（３ｄ）と上記ブレード面
   （４ａ）との間の隙間が、上記ブレード面（４ａ）の径
   方向各部位毎に、予め設定された必要最小隙間量（Ｈ2
   ＋Ｈ3 ＋Ｈ4 ＋Ｈ5 ）に対し上記インペラ（４）の回転
   作動時に生じる上記径方向各部位毎の上記ケーシングシ
   ュラウド（３ｄ）に対する変形量（Ｈ１(r,z) ）を加え
   た値に設定されていることを特徴とする遠心式流体機
   械。
2. 【請求項２】 請求項１において、 インペラ（４）の外周を囲んで環状に配設され、このイ
   ンペラ（４）の回転により吸入通路（３ｅ）から吸い込
   んだ流体を圧縮する圧縮室（３２）を備えていることを
   特徴とする遠心式流体機械。
3. 【請求項３】 請求項１又は請求項２において、 インペラ（４）は、その径方向外方への引張強度が回転
   軸（Ｘ）方向に対し吸入通路（３ｅ）側よりも反対側の
   方で小さくなるように構成されていることを特徴とする
   遠心式流体機械。
4. 【請求項４】 請求項３において、 インペラ（４）には駆動軸（２１）が内嵌される貫通孔
   （４２）が回転軸（Ｘ）に沿って形成されており、この
   貫通孔（４２）の内径がその回転軸（Ｘ）に対しブレー
   ド面（４ａ）側よりも反対側の方で大きくなるように設
   定されていることを特徴とする遠心式流体機械。
5. 【請求項５】 請求項２において、 インペラ（４）に対しそのブレード面（４ａ）と回転軸
   （Ｘ）方向の反対側に配設され、圧縮室（３２）と連通
   されてこの圧縮室（３２）内の流体圧を上記インペラ
   （４）に作用させる加圧室（３４）を備え、 上記インペラ（４）は、その内周側で駆動軸（２１）と
   結合されており、 上記加圧室（３４）に臨むインペラ（４）の受圧面（４
   ｂ）は、この受圧面（４ｂ）に作用する加圧室（３４）
   内の流体圧による回転軸（Ｘ）方向の押圧力が、上記ブ
   レード面（４ａ）に作用する流体圧による上記回転軸
   （Ｘ）方向の押圧力よりも大きくなる面積に設定されて
   いることを特徴とする遠心式流体機械。